B e s c h r e i b u n g

Die Erfindung betrifft einen Axialkolb enverdichter, insbesondere Verdichter für Kraft¬ fahrzeug-Klimaanlagen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiger Axialkolbenverdichter ist zum Beispiel aus der EP 964 997 Bl bekannt. Dieser umfaßt ein Gehäuse, in dem in einer kreisförmigen Anordnung mehrere Axialkol¬ ben um eine rotierende Antriebswelle herum angeordnet sind. Die Antriebskraft wird von der Antriebswelle über einen Mitnehmer auf eine ringförmige Schwenkscheibe und von dieser wiederum auf die parallel zur Antriebswelle translatorisch verschiebbaren Kolben übertragen. Die ringförmige Schwenkscheibe ist an einer axial verschieblich an der An- triebswelle gelagerten Hülse schwenkbar gelagert. In der Hülse ist ein Langloch vorgese¬ hen, durch das der erwähnte Mitnehmer hindurchgreift. Somit ist die axiale Beweglichkeit der Hülse auf der Antriebswelle durch die Abmessungen des Langloches begrenzt. Eine Montage erfolgt durch ein Hindurchstecken des Mitnehmers durch das Langloch. An¬ triebswelle, Mitnehmer, Schiebehülse und Schwenkscheibe sind in einem sog. Triebwerks- räum angeordnet, in dem gasförmiges Arbeitsmedium des Verdichters mit einem be¬ stimmten Druck vorliegt. Das Fördervolumen und damit die Förderleistung des Verdich¬ ters sind abhängig vom Druckverhältnis zwischen Saugseite und Druckseite der Kolben bzw. entsprechend abhängig von den Drücken in den Zylindern einerseits und im Trieb¬ werksraum andererseits.

Der erwähnte Mitnehmer dient sowohl zur Drehmomentübertragung zwischen Antriebs¬ welle und Schwenkscheibe als auch zur axialen Abstützung der Schwenkscheibe und somit indirekt auch der Abstützung der Kolbenkraft, d.h. zur Gaskraftabstützung. Die Konstruktion gemäß der EP 964 997 Bl geht aus von einer älteren Konstruktion, zum Beispiel gemäß der DE 44 11 926 Al, bei der der Mitnehmer zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein an der Antriebswelle befestigter erster Mitnehmerteil mit erheblichem Abstand neben der Schwenkscheibe angeordnet ist und ein zweiter, in den ersten gelenkig eingrei¬ fender Mitnehmerteil einen seitlichen Fortsatz der Schwenkscheibe bildet. Diese Bau¬ weise hat den Nachteil, daß sie die axiale Mindestlänge des Verdichters wesentlich mitbe¬ stimmt. Außerdem hat die einen verdickten Nabenteil aufweisende Schwenkscheibe durch ihren seitlichen Fortsatz ein verhältnismäßig großes Trägheitsmoment und einen erheb- lieh von der Antriebsachse entfernten Schwerpunkt, so daß eine plötzliche Veränderung der Drehgeschwindigkeit mit entsprechender Trägheit zu einer Neigungsverstellung der Schwenkscheibe führt. Weiterhin bewirkt der von der Kippachse entfernte Schwerpunkt eine Unwucht, da das Triebwerk nur für einen (vorzugsweise) mittleren Schwenkschei¬ ben-Kippwinkel gewuchtet werden kann. Ahnlich verhält es sich- bei der Konstruktion nach der EP 1 172 557 A2.

Gegenüber diesen bekannten Konstruktionen zeichnet sich der Vorschlag gemäß der EP 964 997 Bl durch eine wesentlich kompaktere Bauweise aus. Trägheitskräfte werden auf ein Minimum reduziert. Weiterhin wird auch eine exakte Einhaltung der oberen Tot- punktposition der Kolben gewährleistet. Sogenannte Schadräume werden verhindert. Eine bevorzugte Aus führungs form gemäß der EP 964 997 Bl soll nunmehr anhand der Fig. 17 und 18 näher beschrieben werden. Ein Axialkolbenverdichter 1 gemäß Fig. 17 weist beispielsweise sieben Kolben 2 auf, die in Umfangsrichtung in gleichem Winkelabstand voneinander angeordnet und in Zylinderbohrungen 3 eines Zylinderblockes 4 axial hin- und herbeweglich gelagert sind. Die Hubbewegung der Kolben 2 erfolgt durch den Ein¬ griff einer zu einer Antriebswelle 5 schräg verlaufenden ringförmigen Schwenkscheibe 6 in Eingriffskammern 7, die jeweils an geschlossene Hohlräume 8 der Kolben 2 angrenzen. Für den im ■wesentlichen spielfreien Gleiteingriff in jeder Schräglage der Schwenkscheibe 6 sind zwischen dieser und einer sphärisch gewölbten Innenwand 10 der Eingriffskammer 7 beidseitig Kugelsegmente bzw. kugeis egmentartige Gleitsteine 11 und 12 vorgesehen, so daß die Schwenkscheibe 6 bei ihrem Umlauf zwischen ihnen gleitet. Die Antriebsübertra¬ gung von der Antriebswelle 5 zu der ringförmigen Schwenkscheibe 6 erfolgt durch einen in der Antriebswelle 5 befestigten Mitnehmerbolzen 13, dessen beispielsweise kugelför- miger Kopf in eine Radialbohrung 16 der ringförmigen Schwenkscheibe 6 eingreift. Dabei ist die Position des Mitnehmerkopfes 15 so gewählt, daß sein Mittelpunkt 17 mit demje¬ nigen der Kugelform der Kugelsegmente 11, 12 übereinstimmt. Außerdem liegt dieser Mittelpunkt auf einer Kreislinie, die geometrischen Achsen der sieben Kolben miteinan- der verbindet. Auf diese Weise ist die obere Totpunktposition der Kolben 2 exakt bestimmt und nicht kippwinkelabhängig, womit ein minimaler schädlicher Raum gewähr¬ leistet ist.

Die Kopfform des freien Mitnehmerendes ermöglicht die Veränderung der Neigung der ringförmigen Schwenkscheibe 6, indem der Mitnehmerkopf 15 einen Lagerkörper für die die Hubweite der Kolben 2 verändernde Schwenkbewegung der Schwenkscheibe 6 bildet. Weitere Vorraussetzung für ein Verschwenken der Scheibe 6 ist die Verschiebbarkeit ihrer Lagerachse 20 in Richtung der Antriebswelle 5. Hierzu ist entsprechend Fig. 18 die Lagerachse 20 durch zwei gleichachsig beidseitig einer Schiebehülse 21 gelagerte Lager- bolzen 22, 23 gebildet, die außerdem in radialen Bohrungen 24, 25 der ringförmigen Schwenkscheibe 6 gelagert sind. Die Schiebehülse 21 hat hierzu vorzugsweise beidseitig Lagerhülsen 26, 27, die den Ringraum 28 zwischen der Schiebehülse 21 und der ringför¬ migen Schwenkscheibe 6 überbrücken. Die Begrenzung der Verschiebbarkeit der Lager¬ achse 20 und die maximale Schrägstellung der Schwenkscheibe 6 ergibt sich durch den Mitnehmerbolzen 13, indem dieser ein in der Schiebehülse 21 vorgesehenes Langloch 30 durchdringt, so daß die Schiebehülse 21 an den Enden des Langloches 30 Anschläge findet. Die Kraft für die Winkelverstellung der Schwenkscheibe 6 und damit für eine Regelung des Verdichters ergibt sich aus der Summe der jeweils beidseitig der Kolben 2 gegeneinander wirkenden Drücke, so daß diese Kraft vom Druck im Triebwerksraum 33 abhängig ist. Für die Regelung dieses Druckes kann eine Strömungsverbindung mit einer äußeren D ruckgas quelle vorgesehen sein. Je höher der Druck an der Triebwerksraumseite der Kolben 2 bzw. im Triebwerks räum 33 relativ zum Druck auf der gegenüberliegenden Seite der Kolben 2 ist, umso kleiner wird der Hub der Kolben 2 und damit die Förderlei¬ stung des Verdichters. Die Einstellung der Position der Schiebehülse 21 und damit des Hubes der Kolben 2 bzw. die Förderleistung des Verdichters erfolgt durch mindestens eine mit der Schiebehülse 21 zusammenwirkende Feder 34, 35. Vorzugsweise ist die Schiebehülse 21 zwischen zwei Schraubendruckfedern 34, 35 eingeschlossen, die auf der Antriebswelle 5 angeordnet sind. Nachteilig bei der bekannten Konstruktion ist, daß das beschriebene Kontaktprinzip zwi¬ schen Mitnehmer und Schwenkscheibe ein ungleichförmiges Verformungsverhalten der Schwenkscheiben-Laufseiten bewirkt (u.a. wegen der geringen Kontaktflächen), welches in der Folge zu einem entsprechend ungünstigen Laufverhalten der Gleitsteine auf der Schwenkscheibe führt. Im Bereich der zylindrischen Bohrung der Schwenkscheibe, in der sich das kugelförmige Ende des Mitnehmers abstützt, kommt es durch die konstruktions¬ bedingt sehr kleine Restwandstärke zu einer starken Verformung in diesem Bereich. Dadurch werden die Laufeigenschaften der Gleitsteine auf der Schwenkscheibe entspre- chend beeinträchtigt. Dieses Problem wurde bereits erkannt. Zur Vermeidung sind zum Beispiel in der WO 02/38959 Al unterschiedliche geometrische Formgebungen zwischen Mitnehmer und zugeordneter Aufnahmebohrung vorgeschlagen worden.

Ferner ist aus der JP 2003-269330 ein Axialkolbenverdichter bekannt, der dem vorste- hend beschriebenen Axialkolbenverdichter gemäß der EP 964 997 Bl sehr ähnlich ist, jedoch im Gegensatz zu diesem zwei Mitnehmer umfaßt.

Aus der DE 101 52 097 ist ein anderer Ansatz, der erheblich von den Gegenständen der erwähnten Druckschriften EP 964 997 Bl und JP 2003-269330 abweicht, bekannt. Der bereits aus den vorstehenden Ausführungen bekannte Mitnehmer, insbesondere der kugelförmige Mitnehmerkopf, wird bei der Konstruktion gemäß der DE 101 52 097 durch einen Gelenkstift bzw. Bolzen ersetzt. Dieser wird von außen in die Schwenkscheibe integriert und mit einer topfförmigen Mitnehmerscheibe befestigt, welche wiederum Bestandteil der Antriebswellen-Baugruppe ist.

Ein ähnlicher Verdichter ist aus der FR 2 782 126 bekannt. Dieser weist wiederum einen Mitnehmer auf, der sich radial von der Antriebswelle aus erstreckt und in die Schwenk¬ scheibe eingreift. Ähnlich wie beim Gegenstand der DE 101 52 097 ist auch bei dieser Konstruktion die Schwenkscheibe punktförmig gelagert. Dies ist ein bedeutender Unter- schied gegenüber den vorstehend beschriebenen Verdichtern gemäß der EP 964 997 und der JP 2003-269330, bei welchen sich die Lagerstelle des Mitnehmerkopfes in der Schwenkscheibe relativ in der Führung bzw. Bohrung der Schwenkscheibe bewegt, weil die Schwenkscheibe in einem Gelenk die Drehbewegung ausführt, das auf der Antriebs¬ wellenachse liegt. Im Gegensatz hierzu wird bei den Konstruktionen gemäß der DE 101 52 097 und der FR 2 782 126 die Drehbewegung im Gelenk der Schwenkscheibe, d.h. also fernab von der Antriebswellenachse, realisiert.

Ein Verschwenken der Schwenkscheibe um eine Achse, die fern der Achse der Antrieb s- welle positioniert ist, führt jedoch zu erheblichen Unwuchten beim Lauf der Schwenk¬ scheibe und bedingt zusätzlich, insbesondere in Hinsicht auf die benötigte Teilezahl sowie die Montage, einen hohen Aufwand.

Ausgehend vom vorstehend dargelegten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegen- den Erfindung, einen Axialkolbenverdichter anzugeben, der bei einer möglichst geringen Unwucht der Schwenkscheibe zu geringen Flächenpressungen in der Schwenkscheibe und zu geringen Deformationen in derselben führt.

Diese Aufgabe wird durch einen Verdichter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei bevorzugte Ausführungs formen und Weiterentwicklungen in den Unteransprüchen beschrieben sind.

Ein wesentlicher Punkt der Erfindung ist es demnach, daß ein Stützelement eines erfin¬ dungsgemäßen Verdichters unverschieblich relativ zur bzw. an der Schwenkscheibe an- gelenkt ist und daß ein Kraftübertragungselement des Stützelements entweder teleskop¬ artig ausgebildet ist, oder an der Antriebswelle in Radialrichtung oder schräg zur An¬ triebswellenachse verschieblich gelagert ist. Mit einer derartigen Konstruktion wird sichergestellt, daß bei einer minimierten Unwucht bzw. im Idealfall bei keiner Unwucht der Schwenkscheibenvorrichtung eine Kraftübertragung mit möglichst geringen Defor- mationen bzw. Hertz'schen Pressungen an der Schwenkscheibe erfolgt. v

In einer bevorzugten Ausführungs form eines erfindungsgemäßen Verdichters wandert das Zentrum des Stützelements relativ zu dem Kreiszylinder, auf dem die Kolbenmitten¬ achsen liegen, und/oder relativ zu dem Kreiszylinder, auf dem die Zentren der Kolben- gelenke liegen. Diese Wanderung ist abhängig vom Kippwinkel der Schwenkscheibe. Es sei bereits an dieser Stelle erwähnt, daß bei einem Verdichter das Zentrum des Stützele¬ ments nicht notwendigerweise auf dem Kreiszylinder hegen muß, auf dem die Zentren der Kolbengelenke liegen. Vorzugsweise liegt das Zentrum des Stützelements bei größe¬ rem Kippwinkel der Schwenkscheibe radial innerhalb des Kreiszylinders, auf dem die Kolbenmittenachsen liegen, und/oder innerhalb des Kreiszylinders, auf dem die Zentren der Kolbengelenke liegen. Bei einem kleinerem Kippwinkel hegt das Zentrum des Stütz¬ elements radial außerhalb des vorstehend erwähnten Kreiszylinders, auf dem die Kolbenmittenachsen liegen, und/oder außerhalb des Kreiszylinders, auf dem die Zentren der Kolbengelenke liegen. Das Zentrum des Stützelements liegt bevorzugt für genau einen, insbesondere für einen mittleren Kippwinkel der Schwenkscheibe auf dem Kreis¬ zylinder, auf dem die Zentren der Kolbengelenke liegen. Die vorstehend naher beschrie- benen konstruktiven Merkmale sichern eine optimale Kinematik eines erfindungsgemäßen Verdichters.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Stützelement kugel-, Zylinder- oder ton- nenförmig ausgebildet und mit einem Kraftübertragungselement, das vorzugsweise stift- artig ausgebildet ist, mit der Antriebswelle des Verdichters verbunden. Dies stellt eine konstruktiv einfache Aus führungs form des erfindungsgemäßen Verdichters dar.

Vorzugsweise ist bei einer ringförmigen Schwenkscheibe das Kraftübertragungselement ein Bolzen, der schräg von der Antriebswelle wegragt, so daß bei einer mittleren Nei- gungsposition der Schwenkscheibe die Bolzenachse radial zur Schwenkscheibe gerichtet ist, wobei der Winkelbereich vorzugsweise einen Bereich von -5° bis 25°, insbesondere von 10° bis 15° umfaßt. Auch hierbei handelt es sich um eine konstruktiv leicht ausführ¬ bare Aus führungs form.

In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form wird die beim Stand der Technik vor¬ handene Funktionsüberlagerung, nämlich eine Gaskraftab Stützung und eine Drehmo¬ mentübertragung, im Bereich zwischen Schwenkscheibe und Antriebswelle vermieden bzw. entkoppelt. Durch diese Entkopplung werden die einzelnen Bauteile zur Übertra¬ gung der vorgenannten Kräfte und Momente entlastet und können entsprechend kleiner dimensioniert werden. Insbesondere können auch Toleranz spiele zwischen den einzelnen Bauteilen exakt eingestellt und überhöhte Flächenpressungen vermieden werden. Die axiale Abstützung der Kolben einerseits und die Übertragung von Drehmomenten von der Antriebswelle auf die Schwenkscheibe andererseits wird also unterschiedlichen Bau¬ teilen zugeordnet, wobei das Drehmoment über die Gelenkverbindung zwischen An- triebswelle und Schwenkscheibe übertragen wird. Das Stützelement dient im wesentlichen nur zur axialen Abstützung der Kolben bzw. zur Gaskraftabstützung. Eine derartige kon¬ struktive Maßnahme ist auch deshalb vorteilhaft, da in der Regel zwei Stifte die Gelenk¬ verbindung zwischen Antriebswelle und Schwenkscheibe bilden. Das Spiel der Bolzen¬ lagerung ist exakt einstellbar und Druckpunkte können ebenso wie eine Überlagerung von Umfangs- und Axialkräften im Bereich zwischen Stützelement und Schwenkscheibe ver¬ mieden werden. In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form weist die Schwenkscheibe eine Lang¬ lochbohrung auf, welche einen Eingriffsraum für das Stützelement definiert. Die Boh¬ rungslängsachse der Langlochbohrung bzw. des Eingriffsraums erstreckt sich radial, die längere Querschnittsachse des bzw. derselben erstreckt sich in Umfangsrichtung. Auch dies stellt eine konstruktiv einfache Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdich¬ ters sicher.

In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form sind zwei Stützelemente vorgesehen, die jeweils zur Abstützung in axial entgegengesetzter Richtung dienen. Dies sorgt für eine gleichmäßige Kraftübertragung.

Eine Schiebehülse, die auf der Antriebswelle axial verschieblich gelagert ist, weist vor¬ zugsweise zwei abgeflachte Innenflächen auf, die mit korrespondierenden Flächen an der Antriebswelle in drehmomentübertragendem Gleiteingriff stehen. Eine einfache Übertra- gung des Drehmoments von der Antriebswelle auf die Schwenkscheibe und somit auf die Kolben ist durch diese Maßnahme gewährleistet.

In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form weist die Schiebehülse an einem stirn¬ seitigen Ende eine sich axial erstreckende Ausnehmung bzw. mehrere derartige Ausneh- mungen auf, die sowohl Stirn- als auch radialseitig jeweils offen sind. Im Bereich der Aus¬ sparungen bzw. genauer gesagt in einem Bereich, der durch die Abmessungen der Aus¬ sparungen begrenzt bzw. definiert wird, ist wenigstens ein sich radial erstreckender Mit¬ nehmerbolzen angeordnet, der mit der Schwenkscheibe in Wirkeingriff steht. Die Schie¬ behülse ist vorzugsweise mittels einer Paßfeder an der Antriebswelle gesichert. In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form ist das Stützelement sphärisch ausgebildet, insbe¬ sondere in Form eines an wenigstens einer Seite abgeflachten Kugelkopfes. Das Stütz¬ element ist vorzugsweise in einen Eingriffsraum an der Schwenkscheibe bringbar und in demselben verriegelbar. Verriegelbar im Sinne dieser Anmeldung bedeutet auch, daß die Montage des Stützelements an bzw. in der Schwenkscheibe und auch der Welle etc. in einem Kippwinkel der Schwenkscheibe erfolgen, der außerhalb des Bereichs der „Arbeitskippwinkel" der Schwenkscheibe liegt. Die Schwenkscheibe und die vorstehend näher erwähnten Bauteile werden also in einer Position der Schwenkscheibe montiert, die diese in ihrem späteren Betrieb nicht mehr erreicht, und somit wird verhindert, daß bei¬ spielsweise das Stützelement während des Verdichterbetriebs aus seiner Lagerung ent- weicht. Beispielsweise kann also bei der Montage die Scheibe unter einem Winkel von 25° zur Achse der Antriebswelle stehen und nur in dieser Position das Stützelement montier¬ bar sein. Im Betrieb des Verdichters kommt es beispielsweise durch einen erst danach montierten Anschlag dazu, daß der maximale Schwenkwinkel der Schwenkscheibe bei 18° liegt. Somit ist sichergestellt, daß das Stützelement, das nur bei einem Schwenkwinkel von 25° entfernt werden kann, nicht aus seiner Lagerung herausfallen kann.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Verriegelung des Stützele¬ ments durch eine Drehung desselben um einen vorbestimmten Winkel, insbesondere um einen Winkel von 90°, nach Einbringung desselben in den Eingriffsraum. Das Stützele¬ ment ist in der Verriegelungsposition an der Antriebswelle des Verdichters drehgesichert, was beispielsweise durch einen Sicherungsstift oder dgl. realisiert sein kann. Die vorste- hend beschriebenen Aus führungs formen zeichnen sich allesamt durch eine einfache Kon¬ struktion und somit eine kostengünstige Herstellungsmöglichkeit aus.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Kraftübertragungselement des Stüt2elements mittels eines gabelförmigen Halteabschnitts über die Antriebswelle schieb- bar und an dieser längs verschieblich gelagert, wobei die Antriebswelle in einer derartigen Konstruktion keine Schwächung durch einen verringerten Durchmesser oder dergleichen erfährt.

Das Stützelement umfaßt vorzugsweise zwei in Drehebene nebeneinander angeordnete Kugelköpfe, was eine Konstruktion sicherstellt, die sich einerseits durch eine sehr kleine Deformation der Schwenkscheibe auszeichnet und andererseits eine zusätzliche Sicherheit und eine gleichmäßige Kraftübertrag sicherstellt.

Die Erfindung wird nachfolgend in Hinsicht auf weitere Vorteile und Merkmale beispiel- haft und unter Bezugnahme auf die beihegenden Zeichnungen beschrieben. Die Zeich¬ nungen zeigen in:

Fig. 1 eine erste Aus führungs form eines erfindungsgemäßen Verdichters in einem schematischen Längsschnitt;

Fig. 2 den Schwenkscheiben-Mechanismus gemäß der ersten bevorzugten Aus führungs form in Explosionsdarstellung;

Fig. 3-6 vier Varianten des Schwenkscheiben-Mechanismus gemäß Fig. 2 in Schnitt- ansieht; Fig. 7 einen Schwenkscheiben-Mechanismus gemäß einer zweiten bevorzugten Aus führungs form in Explosionsdarstellung;

Fig. 8+9 den Schwenkscheiben-Mechanismus gemäß der zweiten bevorzugten Ausfüh- rungsform bei minimaler und maximaler Auslenkung der Schwenkscheibe jeweils in Schnittansicht;

Fig. 10 eine Detailansicht eines Verriegelungsmechanismus für ein Stützelement;

Fig. lla-l lc einen Schwenkzyklus des Schwenkscheiben-Mechanismus gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 12-13 eine Detailansicht zweier Varianten eines Stütz elements und eines zugehöri¬ gen Kraftübertragungselements in Schnittansicht;

Fig. 14 eine schematische Darstellung eines Schwenkscheiben-Mechanismus gemäß der ersten Ausführungsform, welche einen Schwenkzyklus darstellt;

Fig. 15 vier Diagramme, die die Schadraumcharakteristik eines erfindungsgemäßen Verdichters darstellen; und

Fig. 16 ein zusammenfassendes Diagramm, das die Schadraumcharakteristik eines erfindungsgemäßen Verdichters darstellt.

Der in Figur 1 im schematischen Längsschnitt dargestellte Verdichter 100 umfaßt einen Zylinderblock 101, ein einen Triebwerksraum 103 begrenzendes Gehäuse 102 sowie eine Antriebswelle 104, die über einen Schwenkscheiben-Mechanismus 105 innerhalb des Triebwerksraums 103 mehrere, insbesondere sieben gleichmäßig über den Umfang um die Antriebswelle 104 herum angeordnete Axialkolben 106 antreibt, die innerhalb des Zylin¬ derblocks 101 axial verschieblich gelagert sind.

Der Schwenkscheiben-Mechanismus 105 umfaßt eine ringförmige Schwenkscheibe 107, die sowohl mit einer auf der Antriebswelle 104 axial verschieblich gelagerten Schiebehülse 108 als auch mit einem im Abstand von der Antriebswelle 104 mit dieser mitdrehend an¬ geordneten Stützelement 109 gelenkig verbunden ist, wobei die Kolben 106 jeweils eine Gelenkanordnung 110 aufweisen, an der die ringförmige Schwenkscheibe 107 in Gleitein¬ griff steht. Die Gelenkanordnung 110 ist entsprechend der gemäß Stand der Technik aus¬ gebildet und umfaßt ebenfalls zwei halbsphärische Gleitsteine 111, 112. Die Schiebehülse 108 ist ebenfalls wie beim Stand der Technik ausgebildet und durch Schraubendruck- federn 113 axial vorgespannt. Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß auch Verdichter ohne Schiebehülse existieren. Bei diesen wird die Schwenkscheibe beispielsweise durch eine ballige Bohrung an der Antriebswelle gelagert. Auch derartig ausgebildete Verdichter können mit den erfindungswesentlichen Merkmalen ausgestattet werden.

Das Stützelement 109 ist bei der dargestellten Aus führungs form als Kugelkopf ausgebil¬ det. Dieser befindet sich am freien Ende eines stiftartigen Kraftübertragungselements 114. Das Stützelement 109 greift in eine an der ringförmigen Schwenkscheibe 107, näm¬ lich am Ringelement derselben ausgebildete Langlochbohrung 115 ein, deren Bohrungs¬ achse sich radial und deren längere Querschnittsachse sich in Umfangsrichtung erstreckt. Damit ist gewährleistet, daß das Stützelement 109 im wesentlichen nur zur axialen Ab¬ stützung der Kolben 106 bzw. zur Gaskraftabstützung dient. Die entsprechenden Kräfte werden über das Stützelement und dem zugeordneten Kraftübertragungsbolzen 114 auf die Antriebswelle 104 übertragen. Die Drehmomentübertragung zwischen Antriebswelle 104 und Schwenkscheibe 107 erfolgt ausschließlich über eine dazwischen angeordnete Gelenkverbindung 116. Das Stützelement 109 kann statt kugel- auch Zylinder- oder tonnenförmig ausgebildet sein. In den beiden letztgenannten Fällen erstreckt sich die Längsachse des Stützelements senkrecht zum stiftartigen Kraftübertragungselement 114. Diese Aus führungs form hat den Vorteil, daß die axiale Abstützung über einen Linien¬ kontakt zwischen Stützelement und der entsprechenden Radialbohrung in der Schwenk- scheibe 107 erfolgt.

Aufgrund der Entkopplung von Drehmoment-Übertragung und Gaskraftabstützung ist es möglich, die Schwenkscheibe relativ klein zu dimensionieren und entsprechend leicht zu bauen, ohne daß Deformationen auftreten. Auch ist es einfacher, den Kraftübertra- gungsmechanismus spielfrei zu gestalten mit der Folge, daß der Verdichter geräuschärmer arbeitet. Das Stützelement 109 hat innerhalb der Langlochbohrung 115 in Umfangs- bzw. Rotati¬ onsrichtung ausreichend Spiel, so daß in keinem Fall Kräfte infolge des Antriebsmoments wirksam werden. Durch das Stützelement 109 werden lediglich axiale Gaskräfte aufge¬ nommen und übertragen.

Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß die Schwenk-Gelenkverbindung 116 zwischen Antriebswelle 104 und Schwenkscheibe 107 je nach Aus führungs form unterschiedlich ausgebildet sein kann. Denkbar ist, daß die Drehmomentübertragung zwischen Antriebs¬ welle 104 und der ringförmigen Schwenkscheibe 107 über zwei sich relativ zur Antriebs- welle 104 diametral erstreckende Bolzen, die zwischen der Schiebehülse 108 und der Schwenkscheibe 107 wirksam sind, erfolgt. Die Schiebehülse selbst ist über eine Pa߬ federanordnung drehfest mit der Antriebswelle 104 verbunden. Die ringförmige Schwenkscheibe 107 ist um eine durch die erwähnten Bolzen definierte Achse verschwenkbar, wobei das stiftartige Kraftübertragungselement 114 sich durch die Schie- behülse 108 mit Spiel erstreckt. Alternativ ist es denkbar, die Verbindung zwischen An¬ triebswelle 104 und ringförmiger Schwenkscheibe 107 ohne eine Zwischenschaltung von Bolzen zu realisieren. Die Bolzen werden bei dieser alternativen Ausführungsform durch entsprechende Radialzapfen der Schiebehülse 108 ersetzt, wobei die Radialzapfen ein Schwenklager für die ringförmige Schwenkscheibe 107 um eine durch die Radialzapfen definierte Querachse definieren. Im übrigen entspricht die Konstruktion der vorstehend näher ausgeführten.

In Fig. 2 ist der Schwenkscheiben-Mechanismus samt einem Kolben 106 gemäß der ersten bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung in einer Explosions- Zeichnung dargestellt. Wie bereits unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben, umfaßt der Schwenkscheibenmechanismus im wesentlichen die ringförmige Schwenkscheibe 107, die Schiebehülse 108 und die Schraubendruckfeder 113. Ferner sind der Kolben 106 sowie die Gleitsteine 111 und 112 in Fig. 2 dargestellt. Die Schiebehülse 108 weist zwei abge¬ flachte Innenflächen 117 auf, die mit korrespondierenden Flächen 118 an der Antriebs- welle 104 in Drehmoment übertragendem Gleiteingriff stehen. Wie der Fig. 2 zu entneh¬ men ist, ist die Antriebswelle für den Gleiteingriff von Schiebehülse und Antriebswelle nicht ausgespart, was der Konstruktion eine zusätzliche Stabilität verleiht. Die Schiebe¬ hülse 108 hat ferner an einem stirnseitigen Ende 119 derselben eine stirn- und radialseitig jeweils offene Ausnehmung, welche sich in axialer Richtung erstreckt. Im Bereich der Ausnehmung sind zwei Lager- bzw. Mitnehmerbolzen 120, 121 angeordnet, welche mit der ringförmigen Schwenkscheibe 107 in Wirkeingriff stehen. Das Stützelement 109 ist in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform als Kugelkopf ausgebildet, welcher an zwei Seiten abgeflacht ist. Das besagte Stützelement 109 ist in den Eingriffsraum in Form der Langlochbohrung 115 einbringbar und kann in der Langlochbohrung 115 verriegelt werden. Die Verriegelung des Stützelements 109 erfolgt durch eine Drehung desselben um einen vorbestimmten Winkel, der in der vorliegenden Aus fühmngs form 90° beträgt. Um diesen Winkel wird das Stützelement 109 nach Einbringung in die Langlochbohrung 115 gedreht. In dieser verriegelten Position ist ferner das mit dem Stützelement 109 in Verbindung stehende Kraftübertragungselement 114 an der Antriebswelle durch einen Verriegelungsstift 122 drehgesichert. Das in der vorliegenden Aus führungs form stiftartig ausgebildete Kraftübertragungselement 114 ist in einer sich in radiale Richtung erstreckenden Aufnahme 123 verschieblich gelagert. Es sei an dieser Stelle erwähnt, daß selbstverständlich alternativ auch eine teleskopartige Ausbildung des Kraftübertragungs¬ elements 114 denkbar ist. Ferner sei angemerkt, daß das Kraftübertragungselement selbstverständlich auch röhrenförmig bzw. hohl ausgebildet sein kann.

In den Figuren 3 bis 6 sind vier denkbare Varianten der ersten bevorzugten Ausführungs¬ form in einer Schnittansicht dargestellt, wobei in der ersten Variante gemäß Fig. 3 eine Senkrechte zur Achse der Antriebswelle 104 und die Mittelachse des Kraftübertragungs¬ elements 114 einen Winkel von 0°, in der zweiten Variante gemäß Fig. 4 einen Winkel von 10°, in der dritten Variante gemäß Fig. 5 einen Winkel von 15°, und in der vierten Variante gemäß Fig. 6 einen Winkel von 20° einschließen. Auf die eben näher ausgeführ¬ ten Varianten wird nach der Beschreibung einer zweiten bevorzugten Aus führungs form im Rahmen eines Vergleiches zwischen dem oben näher bezeichneten Winkel bzw. dem Neigungswinkel der Schwenkscheibe und dem dabei vorhandenen Schadraum für die vier Varianten noch näher eingegangen werden. Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß die Strecke zwischen dem Gelenk des Stützelements in der Schwenkscheibe und dem Schnittpunkt der Antriebswellenmittelachse mit ihrer lotrechten Verbindung mit dem Zentrum des Gelenks des Mitnehmers in der Schwenkscheibe variabel gewählt werden kann (die O-Grad-Position kann konstruktiv gewählt werden).

In Fig. 7 ist eine zweite bevorzugte Aus führungs form einer erfindungsgemäßen Schwenk¬ scheiben-Baugruppe wiederum in Explosionsdarstellung wiedergegeben. Im Gegensatz zur ersten bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist das Kraftübertragungselement als ein gabelförmiges Kraftübertragungselement 124 ausgebildet. Dieses ist mittels des genannten gabelförmigen Abschnitts über die Antriebswelle 104 schiebbar und an dieser längsverschieblich gelagert. Die weiteren Merkmale der Schwenkscheiben-Baugruppe ge¬ mäß der Fig. 7 entsprechen weitestgehend denjenigen der Schwenkscheiben-Baugruppe gemäß Fig. 2, d.h. also der ersten bevorzugten Aus führungs form, und werden deshalb nicht nochmals erläutert.

In den Figuren 8 und 9 ist der Schwenkscheiben-Mechanismus gemäß der zweiten bevor- zugten Aus führungs form für einen Winkel der Gaskraftstütze von 20° dargestellt, und zwar in Fig. 8 für einen minimalen Schwenkwinkel der ringförmigen Schwenkscheibe 107 von 0°, und in Fig. 9 für einen maximalen Schwenkwinkel der ringförmigen Schwenk¬ scheibe 107 von 20°. Wie aus den beiden Figuren ersichtlich ist, ist das gabelförmige Kraftübertragungselement 124 verschieblich auf der Antriebswelle 104 gelagert und än- dert seine Position bei einem Schwenken der Schwenkscheibe 107 merklich (angedeutet durch Pfeile 125, 126).

In Fig. 10 ist der Verriegelungsmechanismus zwischen dem Stützelement 109 und der Langlochbohrung 115 in der Schwenkscheibe 107 dargestellt. Wie in Zusammenschau mit Fig. Ha ersichtlich, wird das Stützelement in einer vorbestimmten Lage in die Langloch¬ bohrung 115 eingebracht und dann durch Drehen des Stützelements 109 um einen Winkel von 90° in dieser verriegelt.

In den Figuren Ha bis 11c ist ein Schwenkzyklus der Schwenkscheiben-Baugruppe gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform in Schnittdarstellung dargestellt. Fig. Ha reprä¬ sentiert dabei den Winkel der größten Auslenkung der Schwenkscheibe 107, während Fig. Hb eine mittlere Auslenkung und Fig. Hc eine Auslenkung von 0° der Schwenkscheibe darstellen. Auch in dieser Darstellung ist ersichtlich, daß im Rahmen des Schwenkzyklus das radial in der Antriebswelle verschieblich gelagerte Kraftübertragungs dement seine Position in radialer Richtung verändert. Während in Fig. I Ia das Kraftübertragungsele¬ ment 114 am weitesten in den Bereich der Antriebswelle 104 hineinragt, schließt es in Fig. l lc bündig mit der an der Antriebswelle für das Kraftübertragungselement 115 vor¬ gesehenen Aufnahme 123 ab. Ebenso ist auch aus den Figuren Ha bis llc nochmals der Verriegelungs stift 122 ersichtlich, welcher das Kraftübertragungs dement 114 nach dem Einsetzen und Verriegeln in seiner Position drehfest an der Antriebswelle 104 sichert.

Wie aus den Figuren 12 und 13 ersichtlich, ist es sowohl denkbar, daß das Kraftübertra- gungseletnent 124 (im vorliegenden Fall handelt es sich um die Darstellung der zweiten bevorzugten Ausführungsform) entweder ein Stützelement 109 oder aber auch zwei Stützelemente 109a, 109b trägt. Das Stützelement umfaßt gemäß Fig. 13 zwei in Dreh¬ ebene nebeneinander angeordnete Kugelköpfe 109a, 109b. In Fig. 14 ist eine schematische Darstellung einer Schwenkscheibeneinheit eines erfin¬ dungsgemäßen Verdichters gegeben; in den Figuren 14a und 14b sind des weiteren Aus¬ schnitte aus der Fig. 14 für von der Fig. 14 abweichende Kippwinkel der Schwenkscheibe dargestellt. Die Kinematik des Verdichters berücksichtigt die Lage der Gleitsteine der Kolben durch das Zentrum bei C und die Lage des Stützelementes bei B. Der Abstand zwischen C und B ist eine Momentaufnahme, welche vom Kippwinkel abhängig ist. An dieser Stelle sei angemerkt, daß die Fig. 14 zu einer Stellung der Schwenkscheibe gemäß Fig. Ha korrespondiert (das Zentrum des Stützelements in der Schwenkscheibe liegt in¬ nerhalb des Kreiszylinders b, auf dem die Kolbenmittenachsen liegen). Fig. 14a korre- spondiert zu der Darstellung in Fig. IIb, wo das Zentrum des Stützelements in der Schwenkscheibe mit dem Zentrum des Kolbengelenks bzw. mit dem Kreiszylinder, auf dem die Zentren der Kolbengelenke liegen, zusammenfällt. Fig. 14b schließlich korre¬ spondiert zu Fig. Hc, wo (bei einem kleinen Schwenkwinkel) das Zentrum B des Stütz¬ elements radial außerhalb des Kreiszylinders b, auf dem die Kolbenmittenachsen liegen, liegt. B und C können sowohl zusammenfallen, als es auch der Fall sein kann, daß B links oder rechts einer Achse b, welche durch C verläuft, zu liegen kommt. Im einzelnen bedeuten die Bezeichnungen in Fig. 14 folgendes: A Gelenk (Zentrum) der Schwenkscheibe auf der Antriebswellenführung; B Gelenk (Zentrum) des Stützelementes in der Schwenkscheibe; C Zentrum des Kolbengelenks (Gleitstein) für den Kolben, welcher sich in der oberen Totpunktslage befindet; D Schnittpunkt der Achse des Stützelements mit der Antriebswellenachse; E Schnittpunkt der Antriebswellen-Mittelachse mit ihrer lotrechten Verbindung mit dem Zentrum C; F Schnittpunkt der Antriebswellen-Mittelachse mit ihrer lotrechten Verbindung mit dem Zentrum B; G Schnittpunkt der Achse b mit der Achse e; a Antriebswellen-Mittelachse; b Mittelachse des Kolbens und des Zylinders für den Kolben (Zylinder), welcher sich in der oberen Totpunktslage befindet (in der Regel werden fünf, sechs oder sieben Kolben verwendet); c Mittellinie der Schwenkscheibe, auf der sich (bevorzugt) die Zentren B und C befinden; d Stützelement- bzw. Kraftübertragungselement-Mittelachse; e lotrechte Verbindung von der Antriebswellen-Mittelachse mit dem Zentrum B; f lotrechte Verbindung von der Antriebswellen-Mittelachse mit dem Zentrum C; α Kippwinkel des Stüt2- bzw. Kraftübertragungselements (konstant; konstruktiv gewählt) ß Kippwinkel der Schwenkscheibe.

Wird die Schwenkscheibe in bezug auf eine Ausgangslage stärker verschwenkt, so bewegt sich der Mittelpunkt des Gelenkes B auf die Wellenachse a zu, dadurch verkürzt sich die Strecke B-D. Die Strecke B-D ist die Hypotenuse des Dreiecks BDF. Die Katheten D-F und F-B des rechtwinkligen Dreiecks verkürzen sich ebenfalls. Von besonderer Bedeu¬ tung ist die Strecke D-F. In Fig. 15 sind diesbezüglich beispielhaft vier Verläufe angege- ben.

Bedeutsam ist weiterhin das ebenfalls rechtwinklige Dreieck BCG. Bewegt sich der Mit¬ telpunkt des Gelenkes B auf die Wellenachse A zu, so vergrößert sich das Dreieck BCG (gegenläufiger Effekt wie bei dem Dreieck BDF, welches sich verkleinert). Neben der graphisch dargestellten Veränderung der Strecke D-F ist in Fig. 15 auch der Verlauf bzw. die Veränderung der Strecke C-G dargestellt. Der Verlauf derselben beginnt selbstver¬ ständlich auch wie im vorstehend erwähnten Fall im Ursprung. Wie man anhand der Diagramme feststellen kann, treten zwei gegenläufige Effekte auf, die man zur gegenseiti¬ gen Kompensation gut nutzen kann, sofern die Parameter entsprechend gewählt werden. Dabei ist es vorteilhaft, das Stütz- bzw. das Kraftübertragungselement unter einem Winkel α anzuordnen, um überhaupt einen Effekt (Dreieck BDF) bereitzustellen, der dem Effekt infolge des Dreiecks BCG entgegenwirkt. Der Effekt durch BCG läßt sich nur beeinflussen, aber nie vermeiden (wie auch bei BDF), da sich die Lagerstellen C und B je nach Kippwinkel relativ zueinander bewegen. In Fig. 15 finden sich wie bereits vorstehend erwähnt die Überlegungen zur Schadraumcharakteristik für einen Winkel der Gastkraftstütze (zusammengesetzt aus Stützelementen 109 bzw. 109a und 109b und Kraftübertragungselementen 114 bzw. 124) von 15°, 10°, 20° und 0°, den diese jeweils mit einer zur Antriebswellen-Mittelachse Senkrechten einschließen. Der resultierende Schadraum für die jeweilige Konstruktion wird durch die „CG+DF"-Kurven dargestellt. Ein Winkel der Gaskraftstütze von 0° bedeutet, daß das Kraftübertragungselement 114 bzw. 124 senkrecht zur Welle integriert wird. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß in diesem Fall das Dreieck BDF natürlich nicht existent ist und kein daraus resultie¬ render Effekt ersichtlich ist. Angemerkt sei ferner, daß die Diagramme der Figur 15 nur als Beispiele anzusehen sind, da ja auch je nach Applikation andere Schadraumcharakteri- stiken gewünscht sein können. Prinzipiell ist durch eine entsprechende Parameterauswahl ein sehr unterschiedliches Verhalten je nach Anforderung des Benutzers erzielbar. Die Schadraumcharakteristiken, die aus den Teildiagrammen der Fig. 15 ersichtlich sind, sind nochmals zusammenfassend in Fig. 16 dargestellt. Anhand dieser Figur läßt sich festhalten, daß viele verschiedene Schadraumcharakteristiken je nach Bedarf des Anwen¬ ders erzielbar sind.

Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswe¬ sentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

B e z u g s z e i c h e n l i s t e

100 Verdichter 101 Zylinderblock 102 Gehäuse 103 Triebwerksraum 104 Antriebswelle 105 Schwenkscheiben-Mechanismus 106 Kolben 107 Schwenkscheibe (ringförmig) 108 Schiebehülse 109, 109a, 109b Stützelement 110 Gelenkanordnung 111 Gleitstein 112 Gleitstein 113 Schraubendruckfeder 114 Kraftübertragungselement (stiftartig) 115 Langlochbohrung 116 Gelenkverbindung 117 abgeflachte Innenfläche der Schiebehülse 108 118 zur Innenfläche 117 korrespondierende Fläche an der Antriebswelle 119 stirnseitiges Ende der Schiebehülse 108 120 Mitnehmerbolzen 121 Mitnehmerbolzen 122 Verriegelungs stift 123 Aufnahme 124 Kraftübertragungselement (gabelförmig) 125 Pfeü 126 Pfeil